Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences. 29. September 2016 HSD. Physik. Donec quis nunc. Quelle: Wikipedia

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1 Physik Donec quis nunc Quelle: Wikipedia

2 Wie lerne ich erfolgreich? Gruppenarbeit Lernerfolg überprüfen Gegenseitig,aus dem Kopf erklären Arbeitsbelastung einteilen Schwere Fächer zuerst

3 Wie lerne ich erfolgreich? Gruppenarbeit Lernerfolg überprüfen Lernen Sie nie allein! Gegenseitig,aus dem Kopf erklären Arbeitsbelastung einteilen Schwere Fächer zuerst

4 Wie lerne ich erfolgreich? Gruppenarbeit Lernerfolg überprüfen Gegenseitig,aus dem Kopf erklären Arbeitsbelastung einteilen Schwere Fächer zuerst Lernen Sie nie allein! Selber machen!

5 Physik

6 Warum Physik?

7 Warum Physik? Allgemeine Methodik: Grundlage des modernen wissenschaftlichen Arbeitens

8 Warum Physik? Allgemeine Methodik: Grundlage des modernen wissenschaftlichen Arbeitens Konkretes Wissen: Physik ist die Basis für alle Ingenieurswissenschaften

9 Warum Physik? Allgemeine Methodik: Grundlage des modernen wissenschaftlichen Arbeitens Konkretes Wissen: Physik ist die Basis für alle Ingenieurswissenschaften Weltbild: deterministisch, alles ist relativ, alles ist Zufall?

10 Wissenschaftliche Methode

11 Wissenschaftliche Methode Unabhängig von der Meinung der Menschen

12 Wissenschaftliche Methode Unabhängig von der Meinung der Menschen Empirisch: auf Beobachtungen basierend

13 Wissenschaftliche Methode Unabhängig von der Meinung der Menschen Empirisch: auf Beobachtungen basierend Mathematisch: Modellierung, Differentialgleichungen

14 Wissenschaftliche Methode Unabhängig von der Meinung der Menschen Empirisch: auf Beobachtungen basierend Mathematisch: Modellierung, Differentialgleichungen Vorhersagekraft

15 Antike Claudius Ptolemäus verfasste die größte Abhandlung zur Mathematik und Astronomie der Antike (13 Bände), den Almagest. Darin etabliert er das geozentrische Weltbild. Seine Beobachtungen wurden mit Auge alleine durchgeführt. Diverse Datenpunkte wurden passend zum Modell erfunden. Claudius Ptolemäus ca

16 Beobachtung Tycho Brahe Erster Experimentalphysiker der Geschichte Er etablierte systematische Beobachtung als Methodik um Fragen unabhängig von Meinungen zu klären. Mit Hilfe eines Messgeräts (Mauerquadrant) erreichte er für damalige Zeiten unerreichte Messgenauigkeit (2 Bogenminuten) Auf seinen Beobachtungen der Planetenbahnen basiert das heliozentrische Weltbild von Johannes Kepler und folgend Isaac Newton. Tycho Brahe

17 Modellierung Johannes Kepler Ermittelte als erster das Modell der elliptischen Planetenbahnen aus den Daten von Tycho Brahe. Stellte daraufhin seine drei Gesetze vor: 1. Elliptische Bahnen 2. Gleiche Zeit - gleiche Fläche 3. Umlauf T 2 a 3 Johannes Kepler

18 Modellierung Johannes Kepler Ermittelte als erster das Modell der elliptischen Planetenbahnen aus den Daten von Tycho Brahe. Stellte daraufhin seine drei Gesetze vor: 1. Elliptische Bahnen Modell 2. Gleiche Zeit - gleiche Fläche 3. Umlauf T 2 a 3 Johannes Kepler

19 Modellierung und Vorhersage Isaac Newton Newton fand den Grund, woher Keplers Gesetze kamen: Gravitation. Die Keplerschen Gesetze lassen sich aus den Newtonschen ableiten. Durch Vorhersage wurde der Neptun 1846 entdeckt. Isaac Newton

20 Mathematik

21 Mathematik in der Physik Galileo Galilei

22 Mathematik in der Physik Die Philosophie steht in diesem großen Buch geschrieben, dem Universum, das unserem Blick ständig offen liegt. Aber das Buch ist nicht zu verstehen, wenn man nicht zuvor die Sprache erlernt und sich mit den Buchstaben vertraut gemacht hat, in denen es geschrieben ist. Es ist in der Sprache der Mathematik geschrieben, und deren Buchstaben sind Kreise, Dreiecke und andere geometrische Figuren, ohne die es dem Menschen unmöglich ist, ein einziges Wort davon zu verstehen; ohne diese irrt man in einem dunklen Labyrinth herum. Galileo Galilei Galileo Galilei, Il Saggiatore (1623)

23 Modellierung Quelle: Wikipedia

24 Modellierung Strecke (bel. E. )! 100! 90! 80! 70! 60! 50! 40! 30! 20! 10! 0! 0! 2! 4! 6! 8! 10! Fallzeit (bel. E.)! Quelle: Wikipedia

25 Modellierung Strecke (bel. E. )! 100! 90! 80! 70! 60! 50! 40! 30! 20! 10! 0! Modell: Quadratische Abhängigkeit 0! 2! 4! 6! 8! 10! Fallzeit (bel. E.)! x(t) t 2 Quelle: Wikipedia

26 Mathe und Modellierung Erst Verständnis erarbeiten: das richtige,bild im Kopf. Dann den Zusammenhang zur der Mathe herstellen und mit den Modellen rechnen. Kein: Können Sie mal bitte richtige Zahlen einsetzen? a und b sind richtige Zahlen!

27 Physik für Ingenieure

28 Basis der Ingenieurwissenschaften Rechnersysteme, Netzwerke,Speicher: alle an physikalische Gesetze gebunden. Wie weit reicht mein Mobilfunk-Empfang? Wieso habe ich in einem Zimmer kein WLAN? Wieso ist Übertragung über Glasfaser so viel schneller als über eine Kupferleitung? Wie kann ich damit bekloppte Apps programmieren?

29 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe

30 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe Einheiten

31 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe Einheiten Mechanik (Grundlagen, Newton, Arbeit und Energie, Graviation)

32 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe Einheiten Mechanik (Grundlagen, Newton, Arbeit und Energie, Graviation) Schwingungen und Wellen

33 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe Einheiten Mechanik (Grundlagen, Newton, Arbeit und Energie, Graviation) Harmonischer Oszillator Schwingungen und Wellen

34 Physik für KIT Physik Konzepte und Mathe Einheiten Mechanik (Grundlagen, Newton, Arbeit und Energie, Graviation) Harmonischer Oszillator Differentialgleichung Schwingungen und Wellen

35 Physik für KIT

36 Physik für KIT Bewegung in 1. Dimension

37 Physik für KIT Bewegung in 1. Dimension Kräfte und Vektoren

38 Physik für KIT Harmonische Schwingung Bewegung und DGL in 1. Dimension Kräfte und Vektoren

39 Physik für KIT Harmonische Schwingung Bewegung und DGL in 1. Dimension Kräfte und Vektoren Erzwungene Schwingung

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